A implantação dos nós sensores teve por principal objectivo realizar a monitorização ambiental. A rede foi submetida a testes, de forma averiguar o comportamento dos diferentes parâmetros ambientais, nomeadamente: luminosidade, humidade e temperatura, para além da tensão da bateria e valor de RSSI, durante um determinado período. Os resultados obtidos encontram-se apresentados na Figura 5.21.
Figura 5.21 - Gráficos comparativos em dois meios utilizando o sensor de luminosidade e o nível de tensão nas baterias.
Os gráficos apresentam os valores obtidos para duas situações distintas: meio com vegetação e sem vegetação (terraço da Universidade). Os routers que identificam o meio com vegetação são Floresta1 e Floresta2. Relativamente aos que se encontram no terraço são denominados por Porta e Biblioteca.
No que concerne aos nós sensores presentes no meio florestal, verifica-se que o router Floresta2 apresenta níveis de luminosidade inferiores ao Floresta1, isto porque este posiciona- se num meio de vegetação mais denso, o que já era esperado. Este facto leva a que o painel solar não seja abrangido com tanta luz solar, fazendo com que as baterias deste nó não sejam carregadas da mesma forma que as do Floresta1. Verifica-se que, a tensão das baterias seguem um aumento do nível de tensão quando existe um aumento na luminosidade.
Relativamente aos nós posicionados no terraço da Universidade, observa-se que o comportamento dos parâmetros em estudo é análogo aos apresentados pelos nós implantados
88
na floresta. No entanto, estes não apresentam divergências a nível da exposição solar do painel, assim sendo, apresentam valores de luminosidade semelhantes e, consequentemente, em ambos os routers as baterias apresentam níveis idênticos de tensão.
Ao comparar-se os nós nos meios em que estão inseridos, pode-se constatar que no meio com vegetação existe uma maior variação de luminosidade, visto que há obstrução à passagem de luz solar devido às folhagens existentes no mesmo.
Tendo em conta que os níveis de luminosidade recebidos pelos painéis acoplados aos
routers presentes no terraço são superiores e mais constantes, conseguem fornecer mais
corrente para o recarregamento das baterias, fazendo com que a tensão aos terminais destas apresente valores mais elevados (em torno dos 2,78 V). Este facto leva a concluir que os nós presentes no terraço terão mais autonomia a nível de alimentação, face aos implementados na floresta.
Realizado o estudo da tensão das baterias e da luminosidade, procede-se à apresentação dos resultados obtidos face à humidade e temperatura, nos meios já supracitados. A Figura 5.22 apresenta os valores alcançados.
Figura 5.22 – Gráficos comparativos em dois meios utilizando o sensor SHT15
A análise da humidade e temperatura recai sobre os mesmos routers presentes no terraço e os outros dois routers colocados na floresta (Floresta3 e Floresta4), de modo a avaliar o desempenho de todos routers no meio em questão.
No que respeita aos nós sensores existentes no meio florestal, verifica-se que os dois nós apresentam o mesmo desempenho no que concerne a valores apresentados no gráfico
89 referente à humidade e temperatura. Isto deve-se ao facto de não existir qualquer divergência relativamente às características do meio no qual os routers se encontram. É de referir que para os nós presentes no terraço os resultados obtidos não apresentam alteração significativa no comportamento da temperatura e humidade, isto porque, as características do meio no qual se encontram são semelhantes.
Ao realizar a analogia do desempenho dos nós sensores nos dois meios, verifica-se que estes seguem um comportamento idêntico, mas os valores para humidade para o meio florestal são superiores face aos dados obtidos no terraço, o que era de esperar tendo em conta as características intrínsecas do mesmo. No que se refere à temperatura, observa-se que no terraço os valores obtidos são superiores, devido às razões já apresentadas. É de salientar que o sensor de humidade e temperatura encontra-se no interior do tubo PVC, fazendo com que os valores obtidos sejam superiores aos que eram esperados atendendo a que a amostragem foi efectuada no mês de Novembro.
Verifica-se a correcta monitorização do sensor de humidade e temperatura, tendo em conta que quando existem um aumento na humidade o valor da temperatura decresce e vice- versa.
Tendo em conta toda a análise efectuada face aos resultados obtidos, pode verificar-se o correcto funcionamento dos sensores independentemente do meio em que estão inseridos.
5.4.1 RSSI - Antenas monopolo
A Figura 5.23 ilustra a variação dos valores da potência recebida por cada nó sensor em relação ao nó adjacente, assim como os valores de potência recebida com o analisador de espectros. É de referir que a potência de saída de cada nó sensor é de aproximadamente 6,3 dBm (Psaída_do_rádio+Gantena_monopolo).
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Figura 5.23 - Comparação dos valores do RSSI obtidos pelos nós sensores face aos modelos de propagação e ainda face ao valor obtido com o analisador de espectros.
Como foi apresentado na Figura 5.11, pode observar-se que os valores obtidos com o analisador de espectros para os nós num ambiente em que se pode utilizar o modelo do espaço livre encontram-se abaixo do valor médio de potência recebida por cada nó sensor.
Relativamente à variação de potência recebida pelos nós sensores presentes no interior da vegetação, verifica-se que estes encontram-se dentro dos valores de potência recebida descrita pelos modelos de propagação em meios com vegetação, à excepção do modelo COST 235 sem folhagem que apresenta um valor de potência recebida muito atenuado. Também se verifica que o valor obtido pelo analisador de espectros está dentro da gama indicada pelo RSSI.
Em relação ao Router_Floresta1, é de referir que, apesar deste encontrar-se no meio da vegetação, o seu nó adjacente (Router_Biblioteca) encontra-se num ponto mais elevado e fora da vegetação, o que faz com que o seu valor de potência recebida se encontre mais próximo do modelo de propagação em espaço livre.
Os valores de potência recebida pelos nós Router_Canto e Router_Biblioteca, pode observar-se que a variação do RSSI obtido encontra-se acima da curva característica do espaço livre, podendo isto dever-se a reflexões construtivas existentes no meio.
De constatar que o valor de RSSI referente ao Router_Porta, embora este se encontre num meio sem vegetação, o seu valor encontra-se muito abaixo da curva característica do espaço livre, podendo isto dever-se ao facto de que o seu nó adjacente (Router_Canto) não está em linha de vista, ou seja, existem obstáculos (parede) entre a sua ligação.
5.4.2 RSSI - Antenas grelha e monopolo
Atendendo a que os ganhos das antenas grelha são de 9 e 11 dBi respectivamente foi necessário alterar a potência de transmissão dos nós onde as grelhas se encontravam presentes
-115 -105 -95 -85 -75 -65 -55 -45 -35 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 P o tê n ci a r e ce b id a (dB m ) Distância (m) Espaço livre Weissberger Cost 235: sem folhagem FITU-R: sem folhagem LITU-R Variação_RSSI_Router_Floresta3 Variação_RSSI_Router_Floresta2 Variação_RSSI_Router_Floresta4 Variação_RSSI_Router_Canto Variação_RSSI_Router_Porta Variação_RSSI_Router_Biblioteca Variação_RSSI_Router_Floresta1 Analisador_Espectro_Floresta3 Analisador_Espectro_Floresta2 Analisador_Espectro_Floresta4 Analisador_Espectro_Canto Analisador_Espectro_Porta Analisador_Espectro_Biblioteca Analisador_Espectro_Floresta1
91 (1 dBm para a grelha de 9 dBi e -1 dBm para a grelha de 11 dBi) isto para que a potência total de saída não ultrapassasse o limite máximo permitido (10 dBm) por lei para a banda ISM.
Na Figura 5.24 apresenta-se a comparação entre a variação dos valores de potência recebida pelos nós sensores em relação à curva característica em espaço livre e aos resultados obtidos com o analisador de espectros. É de referir ainda que as curvas apresentadas nesta figura já têm em consideração o valor da potência emitida assim como os ganhos das antenas em questão.
Figura 5.24 - Comparação dos valores do RSSI obtidos pelos nós sensores face ao modelo de propagação em espaço livre e ainda face ao valor obtido com o analisador de espectros
Analisando-se a Figura 5.24 pode observar-se mais uma vez que a variação do valor do RSSI amostrado por cada nó sensor vai de encontro com o valor obtido pelo analisador de espectros. Ainda verifica-se que o valor de RSSI obtido encontra-se ligeiramente abaixo do que era esperado no espaço livre, porque embora as antenas estivessem em linha de vista, existem sempre obstáculos que atenuam o seu sinal.
-100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 P ot ê nc ia r e ce bi da ( dB m ) Distância (m)
Distante2 em espaço livre Distante 1 em espaço livre Variação_RSSI_Router_Distante1 Variação_RSSI_Router_Distante2 Analisador_Espectro_Distante2 Analisador_Espectro_Distante1
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6 Conclusões e trabalhos futuros
Neste capítulo são abordadas as principais conclusões acerca do estudo desenvolvido na área de rede de sensores sem fios. Posteriormente é realizada uma pequena exposição relativamente aos aspectos que podem ser melhorados e desenvolvidos.